Відновлення пошкоджених громадських будівель: модернізація, а не частковий ремонт

Пошкоджені громадські будівлі в Україні — школи, лікарні, садочки, адміністративні будівлі — потребують відновлення. Частковий ремонт дозволить швидше відновити роботу будівлі, але не вирішить проблем неналежного комфорту та високого енергоспоживання. Більш того, поширена практика реконструкції інженерних мереж окремих поверхів загрожує зупинкою роботи усієї системи опалення – і таких недоліків при частковому ремонті або реконструкції дуже багато.  Натомість, комплексна реконструкція на рівні всієї будівлі із використанням сучасних технологій дозволить зменшити комунальні витрати на енергоносії та зробить перебування в будівлі комфортним. Дізнайтеся, як з інженерної точки зору має виглядати сучасна громадська будівля та що слід врахувати при реалізації повноцінної реконструкції.

Громадські будівлі зазвичай отримують тепло або з мережі централізованого теплопостачання (ЦТ), або від індивідуального джерела на території – модульної котельні чи теплового насосу. Інколи джерела поєднують, коли, для прикладу, основним є опалення від мережі ЦТ, а індивідуальне джерело використовується як допоміжне або резервне.

Обираючи джерело, слід мати на увазі, що саме ЦТ є найкращим варіантом з точки зору безпеки та екологічності. Газові модульні котельні продукують димові гази біля закладу, що особливо критично для будівель, де знаходяться діти. Альтернативним рішенням є встановлення теплового насосу, який не має викидів і, будучи низькотемпературним джерелом тепла, забезпечує високу ефективність системи. Зазвичай використовуються або геотермальні теплові насоси, або насоси «повітря-вода». Геотермальний тепловий насос є ефективнішим, але його не завжди можливо встановити біля будівлі – до того ж встановлення такого теплового насоса передбачає вищі капітальні витрати. Оптимальним рішенням, за умови належної автоматизації, може бути комбінація повітряного теплового насосу, ефективного в міжсезонний період, з використанням тепла з мережі ЦТ в опалювальний сезон.

Водночас, плануючи заміну джерела, слід пам’ятати, що не можна просто замінити модульну котельню на тепловий насос, оскільки така заміна джерела потребує перерахунку технічних параметрів системи опалення будівлі.

Як у випадку зруйнованих, так і при реконструкції пошкоджених будівель слід переходити з однотрубних на двотрубні системи опалення – всюди, де це можливо. Якщо такої можливості немає, слід реконструювати однотрубну систему, довівши її до рівня енергоефективності двотрубної.

Загалом, при переході на двотрубну систему, систему опалення простіше гідравлічно збалансувати та, відповідно, забезпечити проєктну розрахункову витрату на кожному опалювальному приладі (тобто, досягти того, щоб у кожен опалювальний прилад надходила потрібна кількість тепла). Пункт 6.4.5 ДБН В.2.5-67: 2013 наголошує на доцільності проєктувати саме двотрубні системи. 

Як при двотрубних, так і при однотрубних системах гідравлічне балансування досягається завдяки використанню балансувальної арматури, або встановленням динамічних регулювальних клапанів на кожному опалювальному приладі. В обв’язці опалювальних приладів обов’язково слід застосовувати радіаторні терморегулятори, що автоматично підтримують задану температуру  в кожному приміщенні. Існують терморегулятори в антивандальному виконанні для встановлення у публічних зонах будівлі.

Як вже було зазначено, від ідеї реконструкції системи опалення лише на окремих поверхах слід відмовлятися. Система опалення будівлі працює як єдине ціле; часткова реконструкція не лише не знизить споживання й не забезпечить комфорту, а може призвести до зупинки роботи всієї системи посеред опалювального сезону.

У приміщеннях, які мають особливі вимоги до мікроклімату, на додачу до радіаторного опалення, застосовуються рішення з підігріву підлоги.

Так, температура та спосіб обігріву окремих приміщень у закладах дошкільної освіти (дитячих садках) регламентується ДБН В.2.2-4:2018. У п. 8.10  зазначено, що  температура поверхні підлоги ігрових, що розміщуються на першому поверсі, а також спалень та роздягалень для ослаблених дітей протягом опалювального періоду має підтримуватися на рівні 23 ± 1 °С саме за рахунок нагрівання підлоги.

Використання сучасних систем інтелектуального керування підлоговим опаленням дозволяє підтримувати тепловий комфорт для дітей із мінімальними витратами енергії. Такі системи дозволяють керувати температурою не лише покімнатно, а й погодинно. До прикладу, якщо діти з 13.00 до 15.00 знаходяться в басейні, в цей час приміщення не використовується. Відповідно, налаштувавши систему під графік користування приміщеннями, вона буде вмикатися лише коли необхідно. При цьому, такі системи керування як DeviReg Smart (для електричного підлогового опалення) або Danfoss Icon 24 (для гідравлічного підлогового опалення) не просто вмикаються за розкладом, а й аналізують роботу системи підлогового опалення: вони враховують різноманітні параметри, на зразок інерційності нагріву чи режиму фактичного користування приміщенням для максимальної ефективності використання енергії та комфорту. На практиці це означає, що коли діти о 15.00 повернуться з басейну, приміщення вже буде нагрітим до визначеної температури.

У випадку застосування гідравлічного підлогового опалення, технічні вимоги до неї лишаються такими ж, як і для гідравлічної системи радіаторного опалення: ця система теж має бути гідравлічно збалансованою. Для цього застосовуються терморегулювальні клапани – і лише за цієї умови інтелектуальні системи керування підлоговим опаленням будуть працювати ефективно.

Інший приклад приміщень з особливими вимогами до роботи інженерних систем є операційні лікарень, що мають високі вимоги до стерильності. В таких приміщеннях зазвичай використовуються нагрів через стіни або підлогу. Електричні системи нагріву будуть тут кращим вибором, оскільки вони легше встановлюється і займають менше місця. Завдяки інтелектуальній системі керування електричним опаленням DeviReg Smart такою системою можна керувати з мобільного, що дозволяє, для прикладу, дистанційно увімкнути нагрів операційної, якщо вона знадобиться у години поза звичайним робочим розкладом.

Якісний мікроклімат є важливою умовою комфортного та безпечного перебування людини в приміщенні. Саме система вентиляції відповідальна за те, щоби подати свіже повітря із комфортними для людини температурними параметрами (підігріте у холодну пору і охолоджене – у теплу). Існують різні джерела тепло- та холодозабезпечення (чилериб теплові насоси, тощо), так само бувають різними теплохолодоносії, що безпосередньо нагрівають чи охолоджують повітря. Найбільш поширеними теплохолодоносіями є вода, гліколева суміш, та різноманітні холодоагенти. Щодо останніх слід зазначити, що в ЄС все більше застосовуються природні холодоагенти з низьким потенціалом глобального потепління – такі як СО2. На противагу, синтетичні холодоагенти, наприклад, R404A або R507, забороняються і виводяться зі вжитку через негативний вплив на навколишнє середовище.

Технічні вимоги до водяних систем вентиляції лишаються тими самими, що й при радіаторному водяному опаленні: кожен споживач має отримати розрахункову витрату, тобто система має бути гідравлічно збалансована. У системах вентиляції це досягається завдяки встановленню в обв’язці споживача (на вентиляційні машині, фанкойлі, кліматичній панелі тощо) автоматичного комбінованого незалежного від тиску клапана AB-QM. Це дозволяє підтримувати необхідну температуру у кожному окремому приміщенні, що забезпечує персоналізований комфорт при різному режимі використання окремих приміщень. Це значить також, що у приміщеннях, що не використовуються, можна обмежити температуру до мінімального значення.

Керування системою вентиляції будівлі відбувається за допомогою відповідних приводів та контролерів. Сучасні системи керування системою вентиляції дозволяють не лише додатково підвищити ефективність роботи системи, а й дистанційно керувати кожним споживачем та подовжувати безаварійну роботу систему. Зокрема, інженерні системи HVAC 4.0 безперервно оптимізують енергоспоживання та комфорт в будівлі, використовуючи інтелектуальні продукти та сервіси, засновані на відкритих протоколах обміну даними.

У громадських будівлях основний розбір гарячої води припадає на робочі години закладу. Відповідно, для оптимального використання теплової енергії потрібно регулювати температурний режим в системі гарячого водопостачання (ГВП) за розкладом, а не тримати постійну температуру в системі протягом доби. Іншими важливими вимогами до системи ГВП є здатність обмежувати температуру подачі для уникнення опіків, а також захист від шкідливих мікроорганізмів (зокрема, легіонели) – для цього необхідно періодично промивати систему при температурі вище 70 С0.

Автоматичне виконання цих функцій у будівлях, що отримують тепло для системи ГВП зі зовнішнього джерела, здійснює індивідуальний тепловий пункт. В залежності від джерела тепла,  ІТП має у своєму складі регулювальні клапани, пластинчаті теплообмінники, баки-акумулятори, циркуляційні насоси (призначені для роботи в системах гарячого водопостачання), датчики температури теплоносія а також, власне, контролери, що керують системою ГВП у будівлі. Контролер ССR2 дозволяє підтримувати температурні параметри у системі  за розкладом, з певною періодичністю автоматично здійснювати промивку для дезінфекції,  а також дистанційно керувати системою. Автоматизація роботи системи ГВП за допомогою ІТП уможливлює використання надлишкового тепла для підігріву гарячої води, що далі підвищує ефективність системи - наприклад, додатковим джерелом для підігріву води може бути тепло від роботи чилерів з системи вентиляції. Використання балансувальної арматури в системі ГВП також є обов’язковим, оскільки дозволяє, з одного боку, забезпечити розрахунковою витратою кожного споживача в будівлі, а з іншого – саме балансувальна арматура обмежує температуру подачі для того, щоб запобігти опікам.

Наостанок, слід зауважити, що поширеною практикою сьогодні є використання баків-акумуляторів, які розміщуються у тепловому пункті. Оскільки у громадських будівлях ввечері та вночі водорозбір практично відсутній, такі баки дозволяють вночі акумулювати гарячу воду, зменшуючи потребу в одномоментному нагріві значної кількості води зранку.

Зледеніння поверхонь та падіння бурульок або полою з даху будівлі несуть ризики серйозного травмування відвідувачів взимку. Через це чинні будівельні норми прямо вимагають облаштовувати системи антизледеніння та сніготанення у громадських будівлях. Так, для прикладу, у ДБН В.2.2-3-2018 «Будинки і споруди. Заклади освіти», у п. 10.5 зазначено, що при влаштуванні «скатних дахів у будівлях і спорудах закладів освіти необхідно передбачити заходи сніготанення (системи електрообігрівання згідно ДСТУ-Н Б В.2.5-78, обігрів за допомогою пари тощо) для убезпечення учнів, студентів та персоналу від падіння полою».

Облаштування електричних кабельних нагрівальних систем є сучасною альтернативою ручному снігоприбиранню. Завдяки інтелектуальному контролеру, що отримує інформацію від датчиків температури та вологості, система вмикається і працює лише тоді, коли є ризик намерзання льоду. Відповідно, така система автоматично, у режимі 24/7, забезпечує безпеку користування будівлею, оптимально використовуючи енергоресурси: в центральних областях України, при потужності споживання близько 300 Вт/ м2,  система працює, в середньому, всього 300 годин за сезон.

При наземних застосуваннях – тобто для захисту від зледеніння вхідної групи, сходів, пандусів, парковки тощо – використовуються нагрівальні кабелі або мати, що як правило, встановлюються в бетонні конструкції або у шар спеціального клею під плиткою. Для застосувань на даху, система танення снігу та льоду повинна встановлюватися уздовж кромки даху або в місцях, де існує ризик накопичення льоду та снігу. На основі інтелектуальних контролерів DEVIreg™ 850 можна створювати комбіновані системи, що керують як наземними, так і даховими застосуваннями з оптимальним споживанням енергії.

Коли системи опалення, вентиляції та кондиціонування (ОВК) громадських будівель гідравлічно збалансовані і працюють ефективно, подальшим кроком для оптимізації мікроклімату в будівлях та зменшення споживання є розбудова системи диспетчеризації. Така система віддаленого доступу завдяки моніторингу в режимі реального часу дозволяє максимально швидко реагувати на аварійні ситуації (на кшталт витоків теплоносія, суттєвого зниження температури тощо) та розуміти поточний стан компонентів систем, що включені в роботу систем ОВК будівель.

Для прикладу, у місті Дніпро до системи Leanheat® Monitor підключено 110 громадських будівель. Завдяки тому, що до контролерів у кожній будівлі під’єднані усі лічильники (тепла, води, електричної енергії), енергоменеджери міста мають змогу відстежувати у реальному часі споживання по кожному закладу.

Та системи диспетчеризації здатні не лише слідкувати за параметрами роботи системи ОВК будівель, а й віддалено управляти ними. Поєднуючи систему диспетчеризації із автоматичними системами управління споживанням на рівні будівлі, що завдяки алгоритмам машинного навчання включать в аналіз поведінку споживачів у кожному конкретному закладі,  досягається найвищий рівень автоматизації та ефективності роботи систем ОВК громадських будівель у вашому місті.